[发明专利]一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置

说明书

本发明公开了一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置，包括材料装填装置、基座固定装置与可变裂隙调节装置，材料装填装置由装填上模具与承载座组成，装填上模具包括固定横板与连接螺栓，装填上模具通过内嵌卡槽固定在承载座上；基座固定装置由底座、下基座与上基座组成，下基座包括下支撑架、导向销、定位螺栓，上基座包括上支撑架、圆形卡轨与固定拉杆；可变裂隙调节装置由转盘调节仪与裂隙定位器组成，转盘调节仪包括转动轴承、十字刻盘、中心轴、卡销与可缩连杆，裂隙定位器包括量测刻丝螺杆、导向螺杆、导向螺母、定位销、微调紧固环及可变裂隙体。该实验装置结构设计合理、裂隙定位精确、消除内置遗留，实现了裂隙岩石精控制作的需要。

技术领域

本发明涉及一种含裂隙岩石力学性质研究实验装置，特别涉及到岩土、地质及矿山领域内置裂隙岩石模拟实验装置，属于实验仪器设备领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对能源需求愈加强烈，煤、石油、天然气等石化能源的开发与利用无疑是我国经济发展中的重中之重，在其开采施工过程中，岩体的开挖、支护及防止失稳破坏等问题都是需要技术人员首先处理的问题，而大部分深部硐室围岩富含裂隙，其稳定性较差。因此，认识裂隙岩体力学性质对巷道围岩稳定性控制至关重要。

由于岩石的生成环境极具复杂性，原岩应力受力条件各具特色，其内部裂隙对岩石的整体力学性质具有强烈的影响，现场取材很难达到针对某一裂隙特征的岩石力学特性研究，而基于相似模拟理论，在实验室利用相似材料重塑岩石可以有效再现不同裂隙条件下的破裂岩石力学特性研究，为实际工程应用提供科学依据。但现有国内外研究裂隙实验装置多为相似材料成型后进行外部切割，造成试件外部破坏严重，少数内置三维裂隙装置也采用塑料片或薄铝片，在内置裂隙的同时又形成了相似材料试件骨架及裂隙错位现象，影响裂隙岩石的整体还原效果，且用于固定定位的杆件或辅基材料也遗留在试件内部，难以保证实验过程的精确性与有效性。

基于内置三维裂隙岩石模拟实验不同裂隙条件的还原特性，提出一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置，通过材料装填装置、基座固定装置与可变裂隙调节装置的组合，采用完全撤出式的定位装置提高裂隙岩石还原度，准确定位复杂内置裂隙的基本参数，较好地实现了矿山裂隙岩石的模拟预制。

发明内容

本发明针对目前实验室内置三维裂隙岩石模拟预制设备缺乏、实验还原度不高、实验准确性较差的不足，提出一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置，该预制装置的内置三维裂隙材料简单、大小可调、角度可变、形状可控，且内置三维裂隙定位固定装置结构简单、易于操作，较好地还原了不同裂隙相似材料的力学性质研究。

为实现上述目的，本发明一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置的技术方案是：一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置，包括材料装填装置、基座固定装置与可变裂隙调节装置，其特征在于：所述的材料装填装置由装填上模具与承载座组成，装填上模具包括固定横板与连接螺栓，装填上模具通过内嵌卡槽固定在承载座上；所述的基座固定装置由底座、下基座与上基座组成，下基座包括下支撑架、导向销、定位螺栓，上基座包括上支撑架、圆形卡轨与固定拉杆，底座通过焊接与下基座紧固；所述的可变裂隙调节装置由转盘调节仪与裂隙定位器组成，转盘调节仪包括转动轴承、十字刻盘、中心轴、卡销与可缩连杆，转动轴承外部紧固于上基座的圆形卡轨内，十字刻盘内嵌于转动轴承内，中心轴刻丝下端通过旋转进入中心圆孔内固定；裂隙定位器包括量测刻丝螺杆、导向螺杆、导向螺母、定位销、微调紧固环及可变裂隙体，导向螺母安置于十字定位槽内，量测刻丝螺杆上设置螺杆刻度尺，量测刻丝螺杆拧入导向螺母后下接导向螺杆，定位销位于导向螺母上固定导向螺母位置。

进一步，所述的材料装填装置的固定横板上设置有连接导孔，承载座上设有内嵌卡槽，固定横板通过连接螺栓紧固形成装填上模具。

进一步，所述的基座固定装置的下基座的下部与上部分别设置有定位螺孔与导向孔，定位螺栓穿越定位螺孔紧固材料装填装置，导向销穿过导向孔、导向槽连接上基座与下基座。